Analisis Pengaruh Fouling dan Slagging Terhadap Kinerja Boiler Subcritical pada PLTU Moramo
Fadhilla Inaswara 1) , Budiman Sudia 2) ,  Raden Rinova Sisworo 3)
¹ ) Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo ²ʾ³ ) Dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo Jl. H.E.A Makadompit, Kampus Hijau Bumi Tridarma Andounohu, Kendari 93232
Email: fadhilla.inwar@gmail.com Article Info Abstrak Available online July 10, 2021 Boiler yang  menggunakan  batu  bara  berkualitas  rendah  akan  mengakibatkan peningkatan jumlah pembakaran batu bara dan tingginya pembentukan akumulasi deposit ash  (fouling dan salgging ).  Penelitian  untuk  membuktikan  adanya  efek fouling dan slagging terhadap  efisiensi  boiler  perlu  dilakukan  di  PLTU  Moramo untuk  menyusun  langkah  perbaikan  kinerja  boiler.  Penelitian  ini  bertujuan mengidentifikasi fouling dan slagging yang  terjadi  di boiler dan  bagaimana pengaruhnya terhadap kinerja boiler. Dengan menggunakan prinsip kesetimbangan massa dan energi, perpindahan kalor di area evaporator dan superheater dijadikan dasar  mengidentifikasi slagging dan fouling. Untuk  efisiensi boiler dikalkulasikan menggunakan metode langsung. Peningkatan suhu flue gas yang dipengaruhi oleh penurunan  laju  perpindahan  kalor  mengindikasikan  terbentuknya slagging dan fouling .  Efisiensi boiler memiliki  kaitan  dengan  indeks slagging dan  kandungan sodium  abu  batu  bara,  semakin  tinggi  nilai  indeks slagging dan  semakin  rendah kandungan sodium maka efisiensi boiler akan meningkat. Efisiensi rata-rata boiler yang terbaik adalah 89,853% saat menggunakan batu bara supplier Y dengan nilai indeks slagging 2370,2 dan kandungan sodium pada abu sebesar 0,48%.
Kata kunci : Fouling , slagging , perpindahan kalor, efisiensi, boiler

## Abstract
Boilers that use low-quality coal result in an increase in the amount of coal burning and the high formation  of accumulated ash deposits (fouling  and salgging).  It  is necessary to conduct research  the effect of  fouling and slagging on boiler efficiency in steam power plant  Moramo for the boiler performance improvement purpose. The objective of this research are identified fouling and slagging and how its affect boiler  performance.    By  using  the  principle  of  mass  and  energy  balance,  heat transfer  in  the  evaporator  and  superheater  areas  are  used  as  the  basis  for identifying slagging and fouling. Boiler efficiency is calculated by a direct method. An increase in flue gas temperature which is affected by a degradation in the rate of heat transfer indicates the formation of slagging and fouling. Boiler efficiency is related to the slagging index and sodium content in  the ash of coal, the  result of higher  slagging  index  and  lower  the  sodium  content  will  further  increase  boiler efficiency. The best average efficiency of boiler is 89.853% when coal from supplier Y  used  as  fuel  with  slagging  index  value  is  2370.2  and  sodium  content  in  ash  is 0.48%..
Keyword : Fouling , slagging, heat transfer, efficiency , boiler
1. Pendahuluan
Sebanyak 50,88% pasokan listrik di Indonesia merupakan  hasil  dari  Pembangkit  Listrik  Tenaga Uap  atau  PLTU  yang  mana  mayoritas  merupakan

## ENTHALPY: Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Journal homepage: http://ojs.uho.ac.id/index.php/ENTHALPY
berbahan bakar batu bara [1]. Walaupun batu bara mempunyai peran penting dalam  produksi  energi listrik,  banyak  masalah  yang  ditimbulkan  akibat kompisisi  batu  bara  yang  kompleks.  Salah  satu masalah  yang  sering  terjadi  pada boiler akibat penggunaan kualitas batu bara yang rendah adalah mengakibatkan  pembakaran  jumlah  batu  bara meningkat  dan  tingginya  akumulasi  deposit ash ( fouling dan slagging ). Deposit ash banyak terjadi pada furnace dan superheater  namun tidak menutup kemungkinan  terjadi pada bagian boiler lainnya  [2].  Pembentukan  deposit ash pada permukaan  pipa boiler menurunkan  proses penyerapan panas oleh fluida kerja yang berakibat efisiensi menurun [3]. Penelitian untuk membuktikan  adanya  efek fouling dan slagging terhadap  efisiensi boiler perlu  dilakukan  di  PLTU Moramo  untuk  menyusun  langkah  perbaikan kinerja boiler. Penelitian ini bertujuan mengidentifikasi fouling dan slagging yang terjadi di boiler dan  bagaimana  pengaruhnya  terhadap kinerja boiler.
Siklus Rankine
Siklus  Rankine  merupakan  siklus  ideal  yang digunakan  untuk  memodelkan  PLTU.  Siklus  ini bekerja dengan fluida kerja air. Semua komponen yang berhubungan dengan siklus Rankine (pompa, boiler , turbine , kondensor) dianalisa dengan proses steady-flow [4].  Proses  di Boiler tidak  melibatkan kerja  / work ,  maka  energi  kinetik  dan  potensial dapat  diabaikan.  Perpindahan  kalor  dapat  di evaluasi  dengan  properti  fluida  itu  sendiri. Perpindahan kalor di boiler terjadi di tiga tempat, yaitu: economizer , evaporator ,  dan superheater [5].
Kesetimbangan  Massa  dan  Energi Boiler pada Proses Steady-Flow
Steady adalah  keadaan  apabila  tidak  ada perubahan  terhadap  waktu  pada  lokasi  tertentu selama proses berlangsung. Energi yang terkandung  suatu  sistem  yang  dalam  keadaan steady-flow selalu  konstan,  perubahan  total energinya adalah nol. Oleh karenanya total energi yang masuk akan sama dengan jumlah energi yang keluar. Begitu pula dengan laju aliran massa suatu fluida  yang  masuk  dan  keluar  sistem  akan  tetap konstan selama sistem kondisi steady - flow . Untuk perubahan  energi  kinetik  dan  potensialnya  dapat diabaikan,  dan  tidak  ada  kerja  yang  di  lakukan, maka  persamaan  energi  untuk  sistem  dengan keadaan steady-flow adalah [4]:
Q̇ =   ṁ ∙ ∆h =   ṁ ∙ c p ∙ ∆T (1) Dimana :
Q̇ = laju perpindahan panas yang masuk atau keluar sistem, kJ/s
ṁ = laju aliran massa fluida kerja yang masuk atau keluar sistem, kg/s ∆h = perubahan enthalpy , kJ/kg c p = spesific heat fluida kerja, J/kg ∙ K ∆T = perubahan suhu fluida kerja, °C

## Perpindahan Kalor
Heat /kalor  didefinisikan  sebagai  bentuk energi  yang  berpindah  antara  dua  sistem  (atau antara  sistem  dengan  lingkungannya)  karena adanya  perbedaan  suhu.  Arah  perpindahan  kalor selalu  berpindah  dari  media  dengan  suhu  yang lebih panas ke media yang bersuhu lebih dingin [4].

## Efisiensi Boiler
Metode langsung atau input-output merupakan  metode  perhitungan  efisiensi boiler yang  membandingkan  antara  energi output yang dihasilkan boiler dengan  energi input dari permbakaran  bahan  bakar. Output dari boiler adalah  panas  yang  di  tambahkan  ke  dalam  fluida kerja  selama  di  dalam boiler. Sedangkan input ke boiler adalah energi panas yang di berikan ke boiler dengan pembakaran batu bara. Untuk persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut [6].
η = Output Input = Q̇ net Q̇ bb (2)
Dimana :
Q̇ bb = kalor hasil pembakaran batu bara, kJ/s Q̇ net = kalor yang dihasilkan boiler , kJ/s η = efisiensi boiler , %
Karakteristik Ash
Berdasarkan  komposisi  kimianya ash dibagi menjadi dua katagori, yaitu Lignitic dan Bituminous ash. Abu  batu  bara  dikatakan Lignitic  ash jika mempunyai  kadar Iron dalam  Fe 2 O 3 lebih  sedikit dari  penjumlahan Calcium dalam  CaO  dan Magnesia dalam MgO (Fe 2 O 3 <CaO+MgO). Sedangkan untuk bituminous ash kadar Fe 2 O 3 lebih besar  dari  penjumlahan  CaO  dan  MgO  (Fe 2 O 3 > CaO+MgO) [7].
Indeks Slagging – Lignitic Ash (R S *)
Slagging terjadi  karena  beberapa  faktor seperti kandungan komposisi kimia dan properties ash , dan suhu furnace [8] .
Parameter untuk penilaian slagging pada tipe lignitic  ash adalah  suhu  leburnya  saja.  Untuk perhitungangnnya sebagai berikut [9].
Rs ∗ = HT+4 (IT) 5 (3)
Dimana :
Rs*  = Indeks Slagging HT   = Hemisperical Temperature , ° F IT   = Initial Deformation Temperature, ° F Klasifikasi potensi slagging jenis lignitic adalah sebagai berikut [10].
2450 <  R S * = rendah / low 2250 <  R S * < 2450 = menengah / medium 2100 <  R S * < 2250 = tinggi / high R S * < 2100 = sangat tinggi / sever
Indeks Fouling – Lignitic Ash
Fouling adalah  fenomena  menempel  dan menumpuknya abu batu bara yang melebur pada pipa boiler .  Hal  ini  dapat  memberikan  efek  yang besar pada boiler , seperti menghambat perpindahan kalor yang menyebabkan penurunan efisiensi boiler , tersumbatnya aliran flue gas , serta kerusakan  pipa  akibat  terlepasnya  clinker  yang dapat menimpa pipa boiler [11] . Untuk penilaian  indeks fouling jenis lignitic  ash berdasarkan  kandungan  sodium  di  dalam ash. Karakteristiknya sebagai berikut [10].
Ketika  CaO  +  MgO  +  Fe 2 O 3 >  20%  berat  dari coal ash , maka:
Na 2 O < 3,0   = rendah hingga menengah 3,0 <  Na 2 O < 6,0  = tinggi Na 2 O > 6,0   = sangat tinggi
Ketika CaO + MgO + Fe 2 O 3 < 20% berat dari coal ash maka:
Na 2 O < 1,2  = rendah hingga menengah 1,2 <  Na 2 O < 3,0  = tinggi Na 2 O > 3,0   = sangat tinggi
2. Metode Penelitian
Prinsip Kerja Boiler pada PLTU Moramo
Proses kerja boiler adalah dari feedwater akan mengalami pemanasan lanjut saat melewati lower dan upper economizer dengan memanfaaatkan flue gas. Setelah  melewati economizer,  feedwater menuju steam drum . Di dalam steam drum level air dijaga  50%  dari  diameternya.  Kondisi  air  dalam steam drum berupa cair jenuh / liquid vapor . Dari steam drum ,  air  akan  mengalir  turun  melalui downcomer hingga  ke bottom  header yang tersambung dengan pipa-pipa waterwal
( evaporator ) . Air pada waterwall akan mengalami
pemanasan  akibat  pembakaran  hingga  menjadi uap  jenuh  sehingga  akan  terjadi  sirkulasi  natural fluida  dari steam  drum-downcomer-waterwall, hingga kembali lagi ke steam drum. Uap jenuh yang masuk kembali ke steam drum akan di pisahkan di dalam steam  drum .  Uap  yang  lewat  dari steam drum akan dipanaskan lebih lanjut menuju primary superheater,  platen  superheater, dan final superheater hingga menjadi uap kering/ superheated  steam dan  dialirkan  menuju turbine. Untuk mengontrol suhu uap, terdapat dua tingkat desuperheater/water spray yaitu diantara primary superheater-platen superheater dan platen superheater-final superheater. Berdasarkan observasi  dilapangan  dapat  digambarkan  diagram kesetimbangan  massa  dan  energi boiler pada Gambar 1.
Gambar 1. Diagram kesetimbangan massa dan energi boiler

## Formulasi Kesetimbangan Massa dan Energi
Sehingga  berdasarkan  Gambar  1  dan persamaan  1  dapat  dibuat  persamaan  untuk kesetimbangan  energi  dan  massa  di evaporator dan superheater sebagai berikut.
Q̇ masuk = Q̇ keluar (4)
Q̇ eva + Q̇ eco = Q̇ sat + Q̇ bd (5) Q̇ eva = Q̇ sat + Q̇ bd −Q̇ eco (6) Q̇ eva = ṁ sat ∙ h sat + ṁ bd ∙ h bd – ṁ eco ∙ h ecoh (7)
Q̇ sup + Q̇ sat + Q̇ sw = Q̇ ms (8) Q̇ sup = Q̇ ms − Q̇ sat − Q̇ sw (9) Q̇ sup = ṁ ms ∙ h ms − [( ṁ ms −ṁ sw1 −ṁ sw2 ) ∙ h sat ] − [( ṁ sw1 +ṁ sw2 ) ∙ h sw (10)
Dimana :
Q̇ eva = kalor yang diserap oleh evaporator dari pembakaran batubara, kJ/s Q̇ eco = kalor feedwater yang akan masuk ke dalam boiler , kJ/s
Keterangan Gambar : 1 – economizer , 2 – steam drum , 3 – downcomer , 4 – evaporator , 5 – blowdown , 6 – primary superheater , 7 – desuperheater first stage , 8 – platen superheater ,
9 – desuperheater second stage , 10 – final superheater ṁ eco , h ecoh
ṁ eco , h ecoc m ̇ fw ,
h fw ṁ bd , h bd ṁ sat , h sat Q̇ eva Q̇ sup ṁ sw1 , h sw ṁ sw2 , h sw m ̇ m s , h ms
Q̇ sat = kalor saturated steam , kJ/s Q̇ bd = kalor blowdown yang terbuang keluar boiler , kJ/s Q̇ sup = kalor yang diserap oleh superheater dari flue gas , kJ/s Q̇ sw = kalor spray water yang masuk ke dalam boiler , kJ/s Q̇ sat = kalor saturated steam , kJ/s Q̇ ms = kalor superheated steam yang dihasilkan boiler , kJ/s ṁ ms = laju aliran massa main steam, kg/s ṁ sw1 = laju aliran massa spray water tingkat satu , kg/s ṁ sw2 = laju aliran massa spray water tingkat dua , kg/s ṁ fw = laju aliran massa feedwater, kg/s ṁ eco = laju aliran massa inlet ecnomizer, kg/s ṁ sat = laju aliran massa saturated steam, kg/s ṁ bd = laju aliran massa blowdown, kg/s h sat = nilai enthalpy saturated steam, kg/s h bd = nilai enthalpy blowdown, kJ/kg h ecoh = nilai enthalpy feedwater keluaran economizer, kJ/kg h sw = nilai enthalpy spray water, kJ/kg h ms = nilai enthalpy superheated steam yang dihasilkan boiler, kJ/kg
Perpindahan Kalor pada Waterwall
Dengan data yang terdapat pada tabel 1 maka dapat  dicari  perpindahan  kalor  pada evaporator yang jabarkan sebagai berikut.
Q̇ eva = ṁ sat ∙ h sat + ṁ bd ∙ h bd – ṁ eco ∙ h ecoh Q̇ eva = [( 60,384 − 1,896 − 0,274 ) ∙ 2.732,381] + [( 63,693 − 60,384) ∙ 1.391,063] – [( 63,693 − 1,896 − 0,274) ∙ 1.231,096] Q̇ eva = 87.925,728 kJ/s Tabel 1. Data operasional boiler Parameter Sim- bol Satuan Sampel Data 1 Batu bara Laju aliran massa ṁ bb kg/s 9,949 Nilai kalor HHV b b kJ/kg 17.166,952 Data Suhu Flue gas Keluar furnace chamber T FEGT °C 1.002,528 Keluar superheater T SEGT °C 609,825 Data Fluida Kerja (Air dan Uap) Laju aliran massa feedwater ṁ fw kg/s 63,693 Suhu feedwater T fw °C 221,456 Tekanan feedwater P fw MPa 13,559
Enthalpy feedwater h fw kJ/kg 953,613 Laju aliran massa economizer ṁ eco kg/s 61.523 Suhu inlet economizer T ecoc °C 220,593 Suhu outlet economizer T ecoh °C 279,249 Tekanan economizer P eco MPa 9,869 Enthalpy inlet economizer h ecoc kJ/kg 948,535 Enthalpy outlet economizer h ecoh kJ/kg 1.231,096 Laju Aliran Massa Spray Water 1 st stage ṁ sw1 kg/s 1,896
Laju Aliran Massa
Spray Water 2 nd stage ṁ sw2 kg/s 0,274 Tekanan spray water P sw MPa 13,487 Suhu spray water T sw °C 221,456 Enthalpy spray water h sw kJ/kg 953,590 Tekanan steam drum P sd MPa 9,615 Suhu steam drum T sd °C 307,107 Laju aliran massa saturated steam ṁ sat kg/s 58.214 Laju aliran massa blowdown ṁ bd kg/s 3.309 Enthalpy saturated steam h sat kJ/kg 2.732,381 Enthalpy blowdown h bd kJ/kg 1.391,063 Laju aliran massa main steam ṁ ms kg/s 60,384 Tekanan keluar final SH P ms MPa 8,708 Suhu keluar final sh T ms °C 530,197 Enthalpy main steam h ms kJ/kg 3.466,061
Untuk  menentukan  perpindahan  kalor  dan kinerja boiler dibutuhkan  data-data  paramater selama boiler beroperasi.  Data-data  dapat  dilihat pada Tabel 1.
Perpindahan Kalor pada Superheater
Dengan data yang terdapat pada tabel 1 maka dapat  dicari  perpindahan  kalor  pada superheater yang jabarkan sebagai berikut.
Q̇ sup = ṁ ms ∙ h ms − [ ( ṁ ms −ṁ sw1 −ṁ sw2 ) ∙ h sat ] − [( ṁ sw1 +ṁ sw2 ) ∙ h sw ]
Q̇ sup = [ 60,384 ∙ 3.466,061 − ( 60,384 − 1,896 − 0,274) ∙  2.732,381] − (1,896 + 0,274) ∙ 953,590]
Q̇ sup = 48.162,890 kJ/s
Efisiensi Boiler
Dengan data yang terdapat pada tabel 1 maka dapat dicari efisiensi boiler yang jabarkan sebagai berikut.
η = (ṁ ms ∙ h ms )+(ṁ bd ∙ h bd )−(ṁ eco ∙ h ecoc )−[(ṁ sw1 +ṁ sw2 )∙h sw ] ṁ bb ∙ HHV bb
= (60,384 ∙ 3466,061)+(3.309 ∙ 1391,063)−(61,523 ∙ 948,535)−(1,896+0,274)∙953,590 9,949 ∙ (17.166,952)
Efisiensi = 89,858 %

## Jenis Abu
Penentuan  jenis  abu/ash  perlu  dilakukan untuk  menentukan  apakah  abu  termasuk  dalam lignitic atau bitumunous .
Indeks Slagging – Lignitic Ash (R S *)
Tabel  2,  merupakan  data  batu  bara  dan  abu hasil pembakaran batu bara yang diperlukan untuk mengetahui  indeks slagging dan fouling .  Dengan persamaan 3, indeks slagging batu bara didapatkan nilainya sebagai berikut.
Rs*  = [( 9 5 × 1.290°C)+32]+4 [( 9 5 × 1.280°C)+32]
5
= 2.339,6 Sehingga  pembentukan slagging dikategorikan dalam menegah.
Indeks Fouling – Lignitic Ash
Karena kandungan CaO + MgO + Fe 2 O 3 > 20% berat dari coal ash , dan Na 2 O < 3,0 maka kategori potensi terbentuk fouling termasuk rendah hingga menengah.  Untuk  menentukan  jenis  abu hasil pembakaran  batu  bara,  dan  indeks slagging maupun fouling dibutuhkan data-data seperti pada tabel 2.
Tabel 2. Data hasil analisis batu bara dan ash
Parameter Simbol Satuan Supplier X Ash Content Ash massa, % 2,96 Higher heating value HHVF kcal/kg 4.103 Silica SiO₂ massa, % 26,51 Alumina Al₂O₃ massa, % 11,04 Iron Fe 2 O 3 massa, % 10,38 Calcium CaO massa, % 28,71 Magnesium MgO massa, % 9,42 Kalium Oxide K₂O massa, % 1,87 Sodium Na₂O massa, % 0,62 Titanium TiO 2 massa, % 0,93 Phosphorus P 2 O 5 massa, % 0,04 Sulfit SO 3 massa, % 9,71 Initial Deformation IT °C 1.280
Softening / spherical ST °C 1.285 Hemispherical HT °C 1.290 Flow / fluid FT °C 1.300

## 3. Hasil dan Pembahasan
Jenis Abu, dan Nilai Indeks Slagging dan Fouling
Baik pada supplier X, Y, maupun supplier Z nilai Fe 2 O 3 lebih  kecil  dari  penjumlah  antara  CaO  dan MgO  maka  ketiga  supplier  tersebut  dikatogarikan dalam  jenis lignitc  ash. Ketiga supplier batu  bara masuk  dalam  kategori  pembentukan slagging menengah.  Batu  bara supplier Y  merupakan memiliki  nilai  yang  paling  tinggi  dibandingkan dengan batu bara supplier lainnya. Adapun potensi terbentuknya fouling dari ketiga supplier termasuk dalam  kategori  rendah  hingga  menengah. Kandungan sodium yang paling rendah dimiliki oleh supplier Y. Semakin tinggi nilai kandungan sodium maka  potensi  terjadinya fouling akan  meningkat [2].
Tabel 3. Kategori terbentuknya slagging dan fouling di boiler dengan penggunaan supplier batu bara X, Y, Z
Supplier Batu Bara Nilai Rs* Nilai Na 2 O Kategori Potensi Slagging Kategori Potensi Fouling X 2.339,6 0,62% Menengah Rendah – menengah Y 2.370,2 0,48% Menengah Rendah – menengah Z 2.348,6 0,65% Menengah Rendah – menengah
Nilai  indeks slagging dan  kandungan  sodium ditunjukan pada tabel 3.
Perpindahan Kalor pada Waterwall
Setelah  proses soot  blower berlangsung  laju perpindahan kalor akan meningkat karena slagging yang  menempel  pada  dinding boiler terlepas  dan kalor  yang  diserap  oleh  pipa-pipa  di  area evaporator meningkat.  Pada  Hari  Pertama perpindahan kalor meningkat dari titik terendahnya  yaitu  87.439,868  kJ/s  menuju 92.088,170  kJ/s;  pada  Hari  Kedua  meningkat  dari 88.250,100 kJ/s menuju 92.754,243 kJ/s; dan Hari Ketiga  meningkat  dari  87.519,825  kJ/s  menuju 92.337,227 kJ/s. Sejalan dengan itu maka suhu flue gas akan  turun  secara  signifikan.  Pada  Hari Pertama  suhu flue  gas menurun  dari  titik tertingginya yaitu 1.026,344 °C menuju 959,638 °C; lalu  pada  Hari  Kedua  menurun  dari  1.010,411°C menuju 954,208 °C; dan pada Hari Ketiga menurun dari 1.008,625 °C menuju 948,168 °C.
Peningkatan  suhu flue  gas sejalan  dengan peningkatan ketebalan ash deposit pada permukaan  pipa  yang  berakibat  pada  turunnya perpindahan kalor antara flue gas dan fluida kerja boiler [3] . Hari  Kedua  laju  perpindahan  kalor merupakan yang paling tinggi dengan nilai rata-rata 90.093,776  kJ/s.  Dikarenakan  menggunakan  batu bara supplier Y yang memiliki suhu peluburan abu yang paling tinggi  sehingga  potensi pembentukan slagging lebih  rendah  di  bandingkan  dengan  Hari Pertama dan Ketiga.
Gambar 2. Grafik laju perpindahan kalor pada waterwall dan suhu flue gas keluaran furnace
Perbandingan laju perpindahan kalor evaporator dan suhu flue gas keluaran furnace baik sebelum  maupun  sesudah  pengoperasian soot blower terlihat pada Gambar 2.
Perpindahan Kalor pada Superheater
Penurunan  laju  perpindahan  kalor  secara drastis baik pada Hari Pertama, Kedua dan Ketiga menunjukan penyerapan kalor di evaporator lebih optimal  dalam  keadaan  setelah soot  blower sehingga  energi  kalor  yg  dihasilkan  pembakaran batu  bara  di furnace yang  sebagian  diserap  oleh evaporator menjadi  lebih  banyak.  Namun  seiring beroperasinya evaporator akan terhalang slag dan penyerapan  kalor  di evaporator berkurang mengakibatkan  energi  kalor  lebih  banyak  yang mengarah ke area superheater dan bertahap suhu flue  gas akan  meningkat.  Namun  pada  data  ke-8 hingga  ke-10  menunjukan  ada  peningkatan signifikkan pada laju perpindahan kalor. Pada Hari pertama laju perpindahan kalornya meningkat dari 44.808,895  kJ/s  menjadi  47.786,851  kJ/s  dengan penurunan  suhu flue  gas dari 607,193  °C  menuju
584,196 °C. Lalu pada Hari Kedua laju perpindahan kalornya  meningkat  dari  45.116,593  kJ/s  menjadi 47.575,295  kJ/s  dengan  penurunan  suhu flue  gas dari 606,355 °C menuju 581,491 °C. Dan pada Hari Ketiga  laju  perpindahan  kalornya  meningkat  dari 44.675,328  kJ/s  menjadi  47.188,307  kJ/s  dengan penurunan  suhu flue  gas dari  605,18  °C  menuju 581,27  °C.  Hal  ini  mengindikasikan  bahwa  selama waktu  ini superheater menyerap  kalor  secara optimal.
Gambar 3. Grafik laju perpindahan kalor pada superheater dan suhu flue gas keluaran superheater
Efisiensi Boiler
Efisiensi  rata-rata  selama boiler beroperasi yang  paling  tinggi  adalah  pada  Hari  kedua  ketika memiliki nilai indeks slagging tertinggi dengan nilai 2.370,2  dan  kandungan  sodium  terendah  dengan nilai  0,48%.  Hal  ini  terjadi  dikarenakan  pada  Hari kedua  potensi slagging dan fouling merupakan paling rendah dibandingangkan Hari Pertama dan ketiga.
Tabel 2. Hasil perhitungan nilai indeks slagging, kandungan sodium pada ash dan efisiensi rata- rata boiler Batu bara Nilai Rs* Nilai Na 2 O Efisiensi Rata-rata X 2.339,6 0,62% 88,320% Y 2.370,2 0,48% 89,853% Z 2.348,6 0,65% 88,349%
Data  hasil  perhitungan  nilai  indeks  slagging, kandungan sodium pada ash dan efisiensi rata-rata boiler dapat dilihat perbandingannya pada Tabel 2. Pada  Gambar  4,  menunjukan  bahwa  tingginya
940 960 980 1000 1020 1040 1060 1080 1100 1120 1140 80,000 82,000 84,000 86,000 88,000 90,000 92,000 94,000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Su h u Fl u e G as O u tl e t Fu rn ac e [ ° C ] La ju P er pi n da ha n P an as [k J/ s]

## Data Sampel
Laju Perpindahan Kalor Hari Pertama
Laju Perpindahan Kalor Hari Kedua Laju Perpindahan Kalor Hari Ketiga Suhu Flue Gas Outlet Furnace Hari Pertama Suhu Flue Gas Outlet Furnace Hari Kedua Suhu Flue Gas Outlet Furnace Hari Ketiga
570 585 600 615 630 645 660 675 35,000 37,000 39,000 41,000 43,000 45,000 47,000 49,000 51,000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Su h u F lu e G as O u tl e t Su p e rh e at e r [ ° C ] La ju P e rp in d ah an P an as [k J/s ]

## Data Sampel
Laju Perpindahan Kalor Hari Pertama Laju Perpindahan Kalor Hari Kedua
Laju Perpindahan Kalor Hari Ketiga Suhu Flue Gas Outlet Superheater Hari Pertama Suhu Flue Gas Outlet Superheater Hari Kedua Suhu Flue Gas Outlet Superheater Hari Ketiga
potensi risiko slagging berakibat pada penurunan efisiensi rata-rata boiler yang beroperasi kontinu.
Gambar 4. Grafik hubungan efisiensi boiler dengan indeks slagging
Sedangkan  Gambar  5,  menunjukan  bahwa tingginya  potensi  risiko fouling berakibat  pada penurunan efisiensi rata-rata boiler yang beroperasi kontinu.
Gambar 5. Grafik hubungan efisiensi boiler dengan kandungan sodium
Keberadaan slagging dan fouling akan meningkatkan  suhu flue  gas yang  menunjukan bahwa  perpindahan  kalor  dari  pembakaran ataupun flue  gas ke  fluida  kerja boiler telah terhambat  dan  tentumya  akan  mempengaruhi efisiensi boiler .  Dengan  adanya  penurunan  suhu flue gas menunjukan bahwa kehilangan kalor yang terbawa  oleh flue  gas juga  berkurang  dan karenanya meningkatkan efisiensi boiler [12] .
Gambar 6. Grafik hubungan efisiensi boiler dengan suhu flue gas
Gambar  6,  menunjukan  bahwa  ketika  suhu flue  gas rendah  maka  efisiensi  akan  cenderung lebih tinggi dan seiring kenaikan suhu flue gas maka trend efisiensi  akan  cenderung  menurun. Konsumsi  batu  bara  cenderung  meningkat  seiring dengan  kenaikan flue  gas yang  disertai  turunnya efisiensi.  Hal  ini  terjadi  karena  laju  perpindahan kalor  dari flue  gas ke  fluida  kerja boiler dibagian evaporator terhambat  oleh slagging yang mengakibatkan  produksi  uap  menurun.  Untuk mengkompensasi  hal  tersebut  maka  pembakaran batu bara ditingkatkan yang bertujuan menambah produksi  uap.  Jika  efisiensi  Hari  Pertama,  Kedua, dan Ketiga dibandingkan yang paling tinggi adalah Hari  Kedua,  dan  pada  saat  itu  pula  bahan  bakar yang paling sedikit digunakan. Hal ini berhubungan dengan  laju  perpindahan  kalor  yang  lebih  baik  di Hari Kedua yang menggunakan batu bara supplier Y.  Gambar  7,  menggambarkan  laju  aliran  massa batu  bara  yang  lebih  tinggi  saat  suhu flue  gas meningkat  dan  laju  aliran  massa  batu  bara  yang lebih rendah ketika Hari Kedua.
2339.600 ; 0,088 2370.200 , 0,090 2348.600 , 0,088 82 84 86 88 90 92 94 2,330 2,340 2,350 2,360 2,370 2,380 Ef isie n si [% ] Indeks Slagging [-] 0.62 , 0,088 0.48 , 0,090 0.65 , 0,088 82 84 86 88 90 92 94 0.40 0.50 0.60 0.70 Ef isie n si [% ] Kandungan Sodium [%] 86 87 88 89 90 91 92 93 570 580 590 600 610 620 630 Ef isie n si [% ] Suhu Flue Gas [ ° C] Hari Pertama Hari Kedua Hari Ketiga
0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 570 580 590 600 610 620 630 La ju A lira n M assa [ kg /s] Suhu Flue Gas [ ° C] Hari Pertama Hari Kedua Hari Ketiga

## 4. Kesimpulan
Adanya  peningkatan  suhu flue  gas yang dipengaruhi  oleh  penurunan  laju  perpindahan kalor mengindikasikan  terbentuknya slagging dan fouling . Pada Hari Pertama total laju perpindahan kalornya  menurun  dari  138.440,017  kJ/s  menjadi 133.462,224 kJ/s dengan peningkatan suhu flue gas secara bertahap dari 584,196 °C menjadi 601,916 °C.  Lalu  pada  Hari  Kedua  total  laju  perpindahan kalornya berkurang dari 138.822,211 kJ/s menjadi 137.631,059  kJ/s  dengan  kenaikan  suhu flue  gas dari 581,491 °C menuju 603,311 °C. Dan pada Hari Ketiga  total  laju  perpindahan  kalornya  turun  dari 138.084,717 kJ/s menjadi 137.406,308 kJ/s disertai naiknya  suhu flue  gas dari  581,27  °C  menuju 601,851°C. Efisiensi boiler memiliki kaitan dengan indeks slagging (Rs*)  dan  kandungan  sodium (Na 2 O).  Semakin  tinggi  nilai  indeks slagging dan semakin rendah kandungan sodium maka efisiensi (kinerja) boiler akan meningkat. Hal ini dapat dilihat dari  masing-masing supplier batu  bara  X  dengan nilai Rs* sebesar 2339,6 dan Na 2 O sebesar 0,62%; Y dengan nilai Rs* sebesar 2370,2 dan Na 2 O sebesar 0,48%; dan Z dengan nilai Rs* sebesar 2348,6  dan Na 2 O sebesar  0,65%; menghasilkan efisiensi rata- rata boiler secara  berturut-turut  adalah  88,320%, 89,853%, dan 88,349%.

## Daftar Pustaka
[1] Direktorat Jendral Ketenaga Listrikan Kementrian  Energi  dan  Sumber  Daya  Alam Mineral,  "Statistik  Ketenagalistrikan  2019," Sekretariat
Jendral Ketenagalistrikan, Jakarta, 2020.
[2]   J.  B.  Kitto  and  S.  C.  Stultz,  Steam  its generation  and  use,  Ohio:  The  Babcock  & Wilcox, 2005.
[3]   M. Bujalski, M. Zyrkowski, D. Nabaglo and S. Krzysztof,  "The  algorithm  of  steam  soot blowers  operation  based  on  the  monitoring of  fouling  factors  of  heating  surfaces  of  a coal-fired boiler under operating conditions,"
in Web of Conferences 82 , Poland, 2019.
[4]   Y. A. Cengel and M. A. Boles,
Thermodynamics  An  Engineering  Approach,
Boston : McGraw-Hill, 2003.
[5]   P.  K.  Nag,  Power  Plant  Engineering,  New Delhi: McGraw-Hill, 2008.
[6]   I. Muzaki and A. Mursadin, "Analisis Efisiensi
Boiler  dengan  Metode  Input-Outputdi  PT. Japfa Comfeed Indonesia Tbk. Unit
Banjarmasin," SMJE KINEMATIKA, vol. 4, no. 1, pp. 37-46, 2019.
[7]   C.  L.  Sianipar,  H.  E.  Handayani  and  S.  , "Analisis Pengaruh Kualitas Batubara Umpan Terhadap  Potensi  Slagging  pada  Boiler Circulating  Fluidized  Bed  (CFB)  Di  PLTU
Banjarsari 2 X 135 MW," Jurnal
Pertambangan, vol. 3, no. 1, pp. 36-43, 2019.
[8]   S.  Pipatmanomai,  B.  Fungtammasan  and  S.
Bhattacharya, "Characteristics and
composition of lignites and boilers ashes and their relation to slagging," ELSEVIER, vol. Fuel, no. 88, pp. 116-123, 2009.
[9]   P.  and  I.  Agla,  "Kemungkinan  Terjadinya Slagging  Dan  Kerugian  Efisiensi  Akibat Penggunaan Low Rank Coal Pada Boiler PLTU Suralaya Unit 8," Jurnal Power Plant , vol. 1, no. 1, pp. 45-54, 2019.
[10]  I. Monika and F. Sulistyohadi, "Sifat Endapan Abu  Paduan  Batubara  dalam  Proses," Indonesian Mining Journal, vol. 22, no. 1, pp. 49-60, 2019.
[11]  H.  S.  and  A.  F.  Lubis,  "Pengaruh  Fouling Terhadap  Laju  Perpindahan  Panas  pada Superheater  Boiler  PLTU  Sabalang," Jurnal Power Plant, vol. 6, no. 1, pp. 48-57, 2018.
[12]  H.  Bhaskaran,  "Influence  of  Flue  Gas  and Feedwater Temperature on Boiler Efficiency - An  Analysis," International  Journal  of Innovative  Research  in  Science,  Engineering and  Technology, vol.  5,  no.  1,  pp.  94-109, 2016.